[發(fā)明專利]一種增材制造用模具鋼球形金屬粉末的制備方法

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• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109622983A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 相敏;左振博;蘭劍;李晨夕;王慶相;賴運金;梁書錦;杜少攀;潘霏霏;吳昊;張平祥
• 申請（專利權(quán)）人: 西安歐中材料科技有限公司
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14;B33Y70/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

本發(fā)明公開了一種增材制造用模具鋼球形金屬粉末的制備方法，(1)根據(jù)模具鋼的成分配料，采用真空感應(yīng)熔煉工藝和電渣重熔工藝對模具鋼進行熔煉，得到模具鋼棒；(2)得到的模具鋼棒進行精車加工，得到電極棒；(3)先將得到的電極棒裝入反應(yīng)室中的PREP制粉設(shè)備中，之后對反應(yīng)室抽真空，最后向反應(yīng)室中沖入惰性氣體；(4)使用PREP制粉設(shè)備對電極棒進行熔化和離心作用，冷卻后得到模具鋼球形金屬粉末；(5)在惰性氣體的保護下，對制得的模具鋼球形金屬粉末進行篩分和包裝。通過本發(fā)明制備方法制備的鋼球形金屬粉末，其平均粒度為40μm?200μm，球形度大于98％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種增材制造用模具鋼球形金屬粉末的制備方法。

背景技術(shù)

模具是現(xiàn)代制造業(yè)中極其重要的工業(yè)裝備之一，是一種借助外力使坯料成為具有特定形狀和尺寸制件的工具，主要用于工業(yè)產(chǎn)品種的零部件和制件的大批量生產(chǎn)。模具工業(yè)是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)水平的高低直接表現(xiàn)在模具的質(zhì)量和壽命上。目前，模具的制造以數(shù)控機械加工(數(shù)控車削、數(shù)控銑削等)和數(shù)控電加工(數(shù)控電火花加工等)為主，但這些方式的生產(chǎn)效率低、制造周期長，而且難以加工甚至無法加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)。因此尋求新的加工方式，推動模具制造的轉(zhuǎn)型升級已迫在眉睫。

增材制造技術(shù)又稱3D打印，其基于“離散－累積”的方式逐層成形零件，與傳統(tǒng)加工方式相比，其不需要工裝夾具，可加工任意復(fù)雜形狀的零件，零件的設(shè)計不再受加工方法和裝配的限制。因此，增材制造技術(shù)為模具加工提供了一種新的方法和途徑。隨著增材制造技術(shù)的快速發(fā)展，對其最主要的原材料---金屬粉末也提出了新的要求。2015年美國召開的第七屆激光增材制造研討會上，大會主席Ingomar Kelbassa指出，對于金屬增材制造技術(shù)來說，選擇高質(zhì)量的金屬粉末非常重要，金屬粉末的質(zhì)量顯著的影響著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。與其他粉末冶金技術(shù)相比，增材制造技術(shù)對于粉末的性能控制要求較高，必須滿足粉末粒徑細小、粒度分布較窄、球形度高、流動性好和松裝密度高等要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種增材制造用模具鋼球形金屬粉末的制備方法，用以確保增材制造用模具鋼球形粉末成分均勻、組織細小、性能優(yōu)異，滿足工程應(yīng)用的要求。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種增材制造用模具鋼球形金屬粉末的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，根據(jù)模具鋼的成分配料，采用真空感應(yīng)熔煉工藝和電渣重熔工藝對模具鋼進行熔煉，得到模具鋼棒；

步驟2，對步驟1得到的模具鋼棒進行精車加工，得到電極棒；

步驟3，先將步驟2得到的電極棒裝入反應(yīng)室中的PREP制粉設(shè)備中，之后對反應(yīng)室抽真空，最后向反應(yīng)室中沖入惰性氣體；

步驟4，使用PREP制粉設(shè)備對電極棒進行熔化和離心作用，冷卻后得到模具鋼球形金屬粉末；

步驟5，在惰性氣體的保護下，對制得的模具鋼球形金屬粉末進行篩分和包裝。

本發(fā)明的技術(shù)方案，還具有以下特點：

在所述步驟2中：所述電極棒的直徑為10mm-100mm，長度為600mm-800mm，圓度偏差小于0.05mm，直線度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.5μm。

在所述步驟3中，對反應(yīng)室抽真空至10^-3Pa-10^-2Pa。

在所述步驟3中，向反應(yīng)室中沖入惰性氣體后，反應(yīng)室內(nèi)的壓力為0.01MPa-1MPa。

在所述步驟3中，所述惰性氣體中的氧含量小于0.1wt％。

在所述步驟4中，電極棒在所述PREP制粉設(shè)備中進行離心作用的轉(zhuǎn)速為10000r/min-20000r/min。